PCM编码和解码仿真

1、实验实验 4 4：PCM PCM 编码与解码仿真编码与解码仿真PPT模板下载： 行业PPT模板： 节日PPT模板： PPT素材下载： PPT图表下载： 优秀PPT下载： PPT教程： Word教程： Excel教程： 资料下载： PPT课件下载： 范文下载： 试卷下载： 教案下载： 组长：鲍中文成员：徐 超 孙 源 薛树勇 王鑫杰 邵晓飞实验题目：实验题目：PCM 编码与解码仿真编码与解码仿真组员分工情况：组员分工情况： 讲解：王鑫杰讲解：王鑫杰 仿真：鲍中文仿真：鲍中文 信息采集：孙源信息采集：孙源 PPT PPT 制作：徐超制作：徐超 薛树勇薛树勇 邵晓飞邵晓飞 一、实验目的一、实验目的

2、二、实验原理二、实验原理 三、实验内容和步骤三、实验内容和步骤 四、实验问题四、实验问题 五、实验误差分析五、实验误差分析 六、实验总结六、实验总结PCM 编码与解码仿真目录 1掌握 PCM 的编码原理和 Matlab Simulink 仿真方法 2掌握 PCM 的解码原理和 Matlab Simulink 仿真方法一、实验目的一、实验目的 随着微电子技术的发展和计算机的应用和普及，数字传输的优越性日益明显。因此，以PCM为代表的编码调制技术极受重视。PCM的优点是的优点是：抗干扰性强，失真小，传输特性稳定，远距离再生中继时噪声不积累，而且可以采用有效编码、纠错编码和保密编码来提高系统通信的有

3、效性、可靠性和保密性。二、实验原理 另外，由于数字信号可以存储，并能进行时间标度的变换，所以可以实现时间与信号功率的互换。由于PCM可以把各种消息（如声音、图像、数据等）都变换成数字信号进行传输，因此可以实现传输和交换一体化的综合通信方式，而且还可以实现数据传输与数据处理一体化的综合信息处理，故它能较好地适应信息化社会对通信的要求。PCM的缺点是：的缺点是：传输带宽宽、系统较复杂。但是，随着数字技术的飞跃发展，这些缺点已不重要。因此，PCM是一种使用十分广泛的通信方式。PCM 编码与解码编码与解码原理图原理图模拟信号输入抽样保持量化编码PCM信号信号 输出(a) (a) 发送端发送端PCM信号

4、信号输入解码低通滤波模拟信号输出（b b）接收端）接收端 PCM系统原理如图所示。在发送端，对输入的模拟信号m（t）进行抽样、量化和编码。编码后的PCM信号是一个二进制数字序列，其传输方式可以采用数字基带传输，也可以是对载波调制后的带通传输。在接收端，PCM信号经译码后还原为量化值序列（含有误差），再经低通滤波器滤除高频分量，便可得到重建的模拟信号m（t）。 Simulink PCM 编码和解码组成的 Matlab Simulink 仿真框图三、实验内容和步骤 1 1 仿真框图中各部分的简介仿真框图中各部分的简介1.1.信源 在通信系统中假定我们仅用来传送语音信号,因语音信号的频带范围为 30

5、0Hz3400Hz ,为了更好的体现人的语音的频率的变化以及观察所采用的系统对语音频带范围内的信号恢复程度,我们采用了 chirp 函数。chirp 函数是其频率时间线性增长的函数,在雷达系统中这样的信号称为线性调频信号,并用专用词汇Chrip 表示。 1.2.模拟低通滤波器 按照采样定理的要求选择采样频率,即s 2c ,但考虑到信号的频谱不是锐止的,最高截止频率以上还有较小的高频分量,为此可选s = (324) c 。另外可以在采样之前加一保护性的低通滤波器,滤去高于s/ 2 的一些无用的高频分量,以及其他的一些杂散信号,因此在采样前加入一低通滤波器。 1.3.矩形脉冲序列 由于产生和传输单

6、位冲激函数难以实现,因此实际中通常采用矩形脉冲抽样,根据CCITT （国际电报电话咨询委员会）标准,留一定的防卫带则采样频率 f s = 8000Hz , T = 1/8000 = 125s 用占空比为 50 %的矩形脉冲序列。 1.4.相乘器 通过相乘器使语音信号与矩形脉冲相乘从而获得时域离散信号,此即信号的抽样过程。 1.5.A 率压缩 由于实现困难,因此工程上通常用十三折曲线来近似地表示 A 律曲线。 1.6.均匀量化和编码 根据语音信号的统计结果:在信号动态范围40dB 的情况下信噪比不应低于 26dB。因此用 8 位量化器,量化间隔为 125s。1.7.编码器 编码器是将量化后信号编

7、成适合信道传输的信号。1.8.解码器 将从信道接受到信息进行解码 A 率解压： 对解码后的信号量化值进行扩展,得到重建信号。 零阶保持器(Zero-Order Hold): 零阶保持完成将重建信号转换为连续信号。 浮点示波器(Floating Scope)： 将产生的信号波形显示出来。在本实验中将原信号波形与恢复后的信号波形同时显示在同一滤波器中,这样可以直观的比较信号的恢复程度。2. 用示波器用示波器scope观察输入的观察输入的chirp信号和编信号和编码器输出的信号码器输出的信号图2-1图2-2输入Chirp信号输出的信号波形是正弦波，而经过编码器输出的信号波形是一个部分失真的矩形脉冲波

8、（二进制数字序列）。图2-1是模拟信号，图2-2是数字信号。问题2.1 观察输入的 Chirp 信号和编码器输 出的信号波形，可以发现什么特点？哪幅是模拟信号？哪幅图是数字信号？3.用浮点示波器用浮点示波器floating scope观察输入的观察输入的chirp信号和解码器输出的信号信号和解码器输出的信号图3-1图3-2输入Chirp信号输出的信号波形是正弦波，而经过解码器输出的信号波形是一个矩形脉冲波（量化值序列），解码器把PCM信号还原成量化后的原样值信号，也就是进行D/A变换图3-1是数字信号图3-2是模拟信号。问题3.1 观察输入的 Chirp 信号和解码器输出的信号波形，可以发现什

9、么点哪幅图是模拟信号？哪幅图是数字信号？PCM（pulse code modulation）是模拟信号变换为数字信号的一种调制方式（模/数转换）。也就是把连续的输入信号变换为时间域和振幅上都离散的量，然后再把它变为代码进行传输。四、实验问题问题4.1 什么是 PCM？ 它有什么作用？模拟信号数字化一般要经过三个步骤：（1）抽样，就是以相等的间隔时间来抽取模拟信号的样值，使连续的信号变成离散的信号。（2）量化，就是把抽取的样值变换为最接近的数字值，表示抽取样值的大小。（3）编码，就是把量化的数值用一组二进制的数码来表示。问题4.3 模拟信号转换为数字信号一般要经过几个步骤？ 在数字通信中，信息源

10、给出的信号是模拟信号，经过抽样（模拟信号被抽样后，成为抽样信号，也就是时间上离散，取值上连续的离散模拟信号）、量化（使抽样信号变成量化信号，时间和取值都是离散的数字信号，故量化信号已经是数字信号了，它也可以看成是多禁止的数字脉冲信号）其转成数字信号，以实现模拟信号的数字传输。问题4.4 在数字通信中，为什么要进行抽样和量化？什么是抽样、量化和编码？ 抽样是把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号； 量化是把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字信号； 编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码输出。 由于实际取样脉冲不可能是理想的冲激函数而引入的孔径失真;由于无穷内插公式和许多高频分量而混入了插入噪声;以及因解码端再生取样脉冲时而导致的定时抖动失真等。表现在恢复的图像成阶梯形,而不圆滑。五、实验误差分析 在数字通信系统中，信源经过抽样、量化、编码实现了模拟信号的数字传输。 在前面章节学习过，只有信源中每个符号以等概率独立出现时，信源的熵（平均信息量）最大。采用编码的方法可以改变概率和符号出现的及减少符号之间的相关性（增加独立性），从而提高符号的